package com.ws.demo.preorderTraversal;

import com.ws.demo.inorderTraversal.InorderTraversalDemo;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Deque;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class PreorderTraversalDemo {

    public static class TreeNode {
        int val;
        TreeNode left;
        TreeNode right;
        TreeNode() {}
        TreeNode(int val) { this.val = val; }
        TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right) {
            this.val = val;
            this.left = left;
            this.right = right;
        }
    }

    /**
     * 给你二叉树的根节点 root ，返回它节点值的 前序 遍历。
     */

    /**
     * 递归
     * 首先我们需要了解什么是二叉树的前序遍历：按照访问根节点——左子树——右子树的方式遍历这棵树，而在访问左子树或者右子树的时候，
     * 我们按照同样的方式遍历，直到遍历完整棵树。因此整个遍历过程天然具有递归的性质，我们可以直接用递归函数来模拟这一过程。
     *
     * 定义 preorder(root) 表示当前遍历到 root 节点的答案。按照定义，我们只要首先将 root 节点的值加入答案，
     * 然后递归调用 preorder(root.left) 来遍历 root 节点的左子树，最后递归调用 preorder(root.right) 来遍历 root 节点的右子树即可，
     * 递归终止的条件为碰到空节点。
     */
//    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
//        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
//        preorder(root, res);
//        return res;
//    }
//
//    public void preorder(TreeNode root, List<Integer> res) {
//        if (root == null) {
//            return;
//        }
//        res.add(root.val);
//        preorder(root.left, res);
//        preorder(root.right, res);
//    }

    /**
     * 迭代
     */
//    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
//        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
//        if (root == null) {
//            return res;
//        }
//
//        Deque<TreeNode> stack = new LinkedList<TreeNode>();
//        TreeNode node = root;
//        while (!stack.isEmpty() || node != null) {
//            while (node != null) {
//                res.add(node.val);
//                stack.push(node);
//                node = node.left;
//            }
//            node = stack.pop();
//            node = node.right;
//        }
//        return res;
//    }

    /**
     * Morris 遍历
     * 有一种巧妙的方法可以在线性时间内，只占用常数空间来实现前序遍历。这种方法由 J. H. Morris 在 1979 年的论文「Traversing Binary Trees Simply and Cheaply」中首次提出，因此被称为 Morris 遍历。
     *
     * Morris 遍历的核心思想是利用树的大量空闲指针，实现空间开销的极限缩减。其前序遍历规则总结如下：
     *
     * 1.新建临时节点，令该节点为 root；
     * 2.如果当前节点的左子节点为空，将当前节点加入答案，并遍历当前节点的右子节点；
     * 3.如果当前节点的左子节点不为空，在当前节点的左子树中找到当前节点在中序遍历下的前驱节点：
     *  - 如果前驱节点的右子节点为空，将前驱节点的右子节点设置为当前节点。然后将当前节点加入答案，并将前驱节点的右子节点更新为当前节点。当前节点更新为当前节点的左子节点。
     *  - 如果前驱节点的右子节点为当前节点，将它的右子节点重新设为空。当前节点更新为当前节点的右子节点。
     * 4.重复步骤 2 和步骤 3，直到遍历结束。
     */
    public List<Integer> preorderTraversal(TreeNode root) {
        List<Integer> res = new ArrayList<Integer>();
        if (root == null) {
            return res;
        }

        TreeNode p1 = root, p2 = null;

        while (p1 != null) {
            p2 = p1.left;
            if (p2 != null) {
                while (p2.right != null && p2.right != p1) {
                    p2 = p2.right;
                }
                if (p2.right == null) {
                    res.add(p1.val);
                    p2.right = p1;
                    p1 = p1.left;
                    continue;
                } else {
                    p2.right = null;
                }
            } else {
                res.add(p1.val);
            }
            p1 = p1.right;
        }
        return res;
    }
}
